Ziel

Wir bauen einen modularen und skalierbaren Quantencomputer auf Basis von gespeicherten Ionen-Qubits.

Dieser Quantencomputer ist eine modulare und skalierbare Weiterentwicklung des QSea-Demonstrators. Er beruht auf mehreren modularen MAGIC-Quantenprozessoren mit ParityQC-Architektur, die miteinander verbunden sind. Mit ihm zeigen wir die prinzipielle Skalierbarkeit auf viele Tausend Qubits. MAGIC steht für Magnetic Gradient Induced Coupling und bezeichnet eine präzise, günstige Steuerungstechnologie für Ionenfallen-Qubits. QSea II ist ein gemeinsames Projekt eines Industriekonsortiums. eleQtron baut die nötige Hardware des Quantenprozessors auf. ParityQC entwickelt ein Betriebssystem und Hardware-spezifische Algorithmen. NXP Semiconductors steuert die Sensoriklösung sowie die Steuer- und Regelungselektronik bei, die für eine Einbettung in klassische Computerumgebungen notwendig ist.

Motivation

Das Konsortium verfolgt als übergeordnetes Ziel, Innovationen in Quantentechnologien gesellschaftlich nutzbar zu machen und in kommerzielle Anwendungen zu überführen. Beim Wettlauf um einen freiprogrammierbaren und fehlerkorrigierten Quantencomputer gelten gespeicherte Ionen als ein vielversprechender und etablierter Ansatz. Der vom Konsortium entwickelte modulare Quantencomputer funktioniert nach der MAGIC-Methode, bei der alle Qubits mittels Magnetfeldgradienten miteinander gekoppelt sind. Diese Methode erlaubt eine Kontrolle einzelner Qubits mit Hochfrequenzpulsen im Mikrowellenbereich, wodurch kommerzielle Signalquellen genutzt werden können. Die ParityQC-Architektur erlaubt es, durch ihre hohe Parallelisier- und Modularisierbarkeit fehlerkorrigierte Quantencomputer zu bauen. NXP bringt seine Expertise aus der Systemelektronik in die Skalierung und Miniaturisierung von Komponenten und chipbasierte Photonendetektion zum Auslesen von Quantenzuständen ein.

Innovation

Unser modularer, skalierbarer Quantencomputer basiert auf neuartigen Oberflächenfallen-Chips, die vom Konsortium entwickelt werden. In diese Ionenfallenchips, von denen jeder bereits ein einzelner vollfunktionsfähiger Quantenprozessor ist, werden grundlegende Funktionalitäten zur Steuerung und Detektion der Qubits integriert. Die Verbindung mehrerer solcher Unterprozessoren geschieht entweder über die optische Kopplung der Qubits oder durch den Transport der Ionen von einem Mikrochip zum anderen. Durch die ParityQC-Architektur können Algorithmen effizient auf diesen modularen Chips entwickelt werden, um Optimierungsprobleme aus verschiedensten Anwendungsbereichen zu lösen. NXP sorgt für die Anpassung von System- und Detektionselektronik an kryogenen Umgebungen.

eleQtron

EleQtron ist ein 2020 gegründetes Spin-off aus dem Lehrstuhl für Quantenoptik der Universität Siegen. Das Start-up entwickelt, produziert, betreibt und vermarktet Rechenzeit auf Ionenfallen-basierten Quantencomputern. Der Quantencomputer-Hersteller baut sukzessiv leistungsstärkere Quantencomputer auf und bindet diese an die Cloud an. Die Technologie arbeitet ohne Laserlicht für Quantenlogikoperationen.

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NXP Semiconductors Germany

NXP gehört zu den führenden Halbleiterunternehmen weltweit und kann auf Erfahrung und Expertise von mehr als 60 Jahren bauen. Am Standort Hamburg sind mit rund 900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern vor allem Forschung, Entwicklung, Test und Marketing für mehrere Geschäftsbereiche ansässig. Die wichtigsten NXP Kompetenzzentren in Hamburg sind Sichere Vernetzte Mobilität, Cybersecurity, Industrie 4.0 und – neu – Quantencomputing.

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Parity Quantum Computing Germany

Der Fokus von ParityQC liegt auf der Entwicklung von Bauplänen und Betriebssystemen für Quantencomputer. ParityQC arbeitet mit Hardwarepartnern weltweit zusammen, um gemeinsam Quantencomputer für Anwendungen zu bauen, die vom universellen, fehlerkorrigierten Quantencomputing bis hin zur Lösung von Optimierungsproblemen auf NISQ Geräten reichen. Für das DLR entwickelt ParityQC Architektur, Algorithmen und Betriebssystem.

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